[发明专利]包含低导热性填料的导热性及电绝缘聚合物组合物和其用途

说明书

相关申请的引用

本申请要求于2011年2月25日提交的美国临时申请号61/446,666的优先权的权益，将其全部内容通过引用结合于此。

背景技术

存在对于导传热性并且电绝缘的聚合物复合材料的需要。聚合物是电和热绝缘体，因此不得不添加导热填料以提供导热性。需要高体积含量的填料以达到适用于高效热传输通过聚合物复合材料的导热性。在这类应用中使用的导电填料仅限于低体积含量，因为在比导热性显著更低的填料负荷率下达到导电性。因此，典型地在这些聚合物组合物中添加所谓的具有高导热性的陶瓷填料。当前能够用于导热性复合材料中的陶瓷填料类型的数量相对有限，因为大多数陶瓷填料是绝热的或具有相对较低的热导率。因此，具有高导热性的陶瓷填料通常使用昂贵，而控制其它性能，如机械性能、流动性和耐热稳定性的设计自由度很有限。在本领域中存在对于实现聚合物复合材料的导热性、以及电绝缘性能的改进的填料或其组合的需要。此外，在本领域中存在对于更便宜的填料的需要。

发明内容

在一个方面中，本文描述了一种组合物，包含：

a.从35vol%至80vol%的热塑性聚合物；

b.从5vol%至45vol%的具有从10W/mK至30W/mK的本征热导率的低导热性电绝缘填料；

c.从2vol%至15vol%的具有高于或等于50W/mK的本征热导率的高导热性电绝缘填料；和

d.从2vol%至15vol%的具有高于或等于50W/mK的本征热导率的高导热性导电填料，

其中所述组合物的特征在于：

i.至少1.0W/mK的热导率；

ii.至少10⁷Ohm.cm的体积电阻率。

在另一方面中，本文描述了由组合物制成的制品。

在又一方面中，本文描述了在高导热性应用中使用热塑性聚合物组合物的方法，包括使热塑性聚合物组合物与升高的外部温度接触持续一段时间，其中在要求组合物具有（1）至少1.0W/mK的热导率和（2）至少10⁷Ohm.cm的体积电阻率的应用中使用热塑性聚合物组合物。

在聚合物复合材料中为了实现高导热性，一般要求高体积含量的导热性填料。同时是电绝缘性及导热性的填料类型的数目很有限的事实使开发导热性电绝缘聚合物复合材料变得复杂化。然而，当使用本发明的树脂组合物时，可获得更广泛种类的陶瓷填料用于开发导热性、电绝缘性聚合物复合材料，因为这种组合物公开了具有低导热性的陶瓷填料用于开发导热性复合材料的用途。所公开的具有低和高导热性的填料的组合产生了具有出乎意料高的热导率的电绝缘复合材料，这是通过使用单独的填料所能够实现的。

将在下面的描述中部分列出另外的优点，并且由这些描述将部分是显而易见的，或通过实践下面描述的方面可以领会的。通过在所附权利要求中特别指出的要素和组合的方法将实现并获得下面描述的优点。应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都仅仅是示例性和解释性的，而不是限制性的。

附图说明

图1是对于表1的数据的热导率（TC）对vol%ZnS的曲线图。

图2是对于表2的数据的TC对vol%ZnS的曲线图。

图3是对于表3的数据的TC对vol%TiO₂的曲线图。

图4是对于表4的数据的TC对vol%TiO₂的曲线图。

图5是对于表5的数据的TC对vol%MgO的曲线图。

图6是对于表6的数据的TC对vol%CaCO₃的曲线图。

具体实施方式

在公开和描述本发明的化合物、组合物、制品、装置和/或方法之前，应当理解下面描述的方面并不限于具体的合成方法，合成方法当然可以变化。也应当理解本文所使用的术语仅仅是出于描述特定方面之目的，并非意在限制。